各种形式的渗沟特征及其应用*

文摘   2024-11-29 20:58   四川  

渗沟有时也称为盲沟,主要在含水量较高的岩土工程中有着广泛应用,以有效截排岩土体中地下水或降低其含水量为主要作用。依据其在坡体中截排水的特征、功能、作用,可细分为渗水盲沟、排水渗沟、截水渗沟、边坡渗沟、支撑渗沟等五种主要形式。

1、渗水盲沟

渗水盲沟顾名思义疏排地下渗水为主,因此,其截面均采用透水材料设置随着材料工艺的改进,原来在沟壁设置的反滤层逐渐易于施工的渗水土工布代替沟中填置砂卵石为主的粗颗粒透水性材料,并在沟底设置透水管,以加快渗水的快速疏排。渗水盲沟主要应用于以下两个方面:

图1 渗水盲沟示意图

1)填方设置于沟谷部位时的沟谷部位,从而预部分地表水渗入后沿“老路渗流,或填方加载造成地下水位上升引起的填方病害。沟谷发育时,往往采用“树枝状渗沟设置,并最终汇集于主沟部位设置的渗沟,对可能的渗水或地下水进行引排。

2)位于软弱地基厚度不大于4m,而采用全部挖除换填规模偏大时,可采用对上部软弱地基挖除换填后,下部软弱地基采用按一定间距布置的渗沟处治,从而在确保工程安全的基础上,有效降低工程造价。

排水盲沟的截面尺寸和间距依据可能的渗水地基换填承载力需求确定,但一般情况下宽度不大于1.2m高度不超过2.0m

2、排水渗沟

排水渗沟顾名思义以疏排地下水为主,因此,其内置颗粒相对较大,以碎块石为主。截面四周为防止细颗粒进入造成排水能力的下降,故多设置反滤层、透水或隔水土工布。为加快地下水的快速疏排,渗沟底部设置匹配排水量的透水管将汇水进行集中快速疏排。排水渗沟主要应用于以下两个方面:

1)浅层地下水渗流量大,但为了防止明排时带走土颗粒而引起潜蚀等作用,故可设置带有反滤作用的排水渗沟进行代替。

图2 全断面渗水的排水渗沟示意图

2)应用于地表水流量大,而地表排水设置受限时,可在地表明沟下部设置排水渗沟将一部分地表水下渗至渗沟中引排,这种形式在路基上主要应用于浅碟型边沟的下部。

图3 路基浅碟型边沟下部的排水渗沟示意图
水盲沟的截面尺寸和间距依据可能的渗水求确定,但一般情况下宽度不大于1.0m高度不超过2.0m。沟壁根据渗沟的使用对象,可设置全渗水形式,或部分渗水而部分隔水的形式。
3、截水渗沟
顾名思义以截排地下水为主。因此,沟壁至少一侧设置隔水层,防止地下水渗入而影响所保护结构物安全。截水盲沟内置颗粒相对较小,以砂卵石为主,渗沟底部透水管加快进入渗沟的地下水快速疏排。
截水渗沟主要应用于浅层地下水丰富,为防止降低结构物一定深度范围内的地层含水量,确保上部结构物安全,可在结构物外围设置一定深度的排水渗沟。其中渗沟外侧壁设置隔水层,内侧壁设置透水层。这种形式在路基上主要应用于地下水含量较高的段落,从而有效降低上路堤、路床部位的岩土体含水量,防止路基后期在车辆碾压下出现翻浆冒泥。


图4 截水盲沟示意图

图4 加强型截水盲沟示意图

排水盲沟的宽度一般较小,不大于0.8m,深度依据所要保护对象的埋深或影响区确定

4、边坡渗沟
边坡渗沟主要应用地下水丰富的边坡坡面上,以疏排浅层或大气影响层范围内的地下水,降低坡体浅层岩土体的含水量,确保边坡的稳定为主。因此,其截面侧壁均采用透水材料设置,而沟底为提高渗沟的稳定性,依据边坡的特征而多采用长高较小的台阶状边坡开挖水平向设置圬工,竖向设置反滤层的形式。反滤层可采用层间不同级配而同一层内级配均匀的透水性材料,或采用易于施工的渗水土工布。中填置砂卵石为主的颗粒较小的透水性材料,并在沟底设置透水管,以加快渗水的快速疏排。

图3 边坡渗沟示意图

渗水盲沟主要作用是疏排边坡浅层地下水或降低岩土体的含水量,防止坡体出现浅层滑塌、溜滑病害。其设置时往往与坡面的防护相协调,形成骨架护坡等坡面防护形式。

边坡渗沟的一般情况下其宽度不大于1.0m高度不超过2.0m。间距一般为5.0~8.0m,且呈现构成坡体的颗粒越小而间距越小的特征。

5、支撑渗沟

支撑渗沟主要应用地下水丰富的边坡稳定性处治或滑坡病害处治。以疏排深度较大坡体范围内的地下水,降低岩土体的含水量,并对边坡或滑坡起到支撑稳定为主。因此,其截面侧壁均采用透水材料设置,而沟底为提高渗沟的稳定性,多采用长高比较大的台阶状,在开挖坡体后水平向设置圬工,竖向设置反滤层的形式。反滤层可采用层间不同级配而同一层内级配均匀的透水性材料,或采用易于施工的渗水土工布。为提高支撑沟的抗滑能力,渗沟中填置大块径的片块石透水性材料,沟底多设置成V型或设置透水管,以加快渗水的快速疏排。

图4 支撑渗沟示意图

支撑渗沟的截面宽度与长度与其所提供的抗力有关,但一般情况下其宽度不大于2.5m。高度依据滑面的埋深而定,但一般情况下不超过8.0m。间距一般为6.0~10.0m。

综上,渗沟的形式是多样化的,一定要明确各类渗沟之间的应用条件和使用对象,切忌没有抓住病因而开具药方,导致病害没有消除而可能加剧。这在工程实践中有些技术人员由于没有掌握渗沟的具体特征而导致使用错误的现象是屡见不鲜的,应戒之。


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悠游2019
博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事,深部国重实验室顾问委员,世界交通灾害防治与应急委员会委员,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员
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